汞污染场地修复技术综述

王朋超，张黎明，门晓烨，刘栋良

（天津渤化环境修复股份有限公司，天津 300000）

汞污染场地修复技术综述

王朋超，张黎明，门晓烨，刘栋良

（天津渤化环境修复股份有限公司，天津 300000）

重点关注氯碱行业产生的汞污染现状，对适用于场地汞污染土壤的物理、化学及植物修复技术进行了综述，分析了不同修复技术的优势以及其局限性，并指出在工程应用中往往结合两种或多种修复技术进行综合治理。

汞；场地污染；修复技术；氯碱行业

汞（Hg）具有毒性高、持续性强、可迁移性及生物富集性的特点。进入到环境中的汞在一定条件下可转化为剧毒的甲基汞，长期暴露在此环境对人体具有较高的环境健康风险[1]。电石法聚氯乙烯行业属高能耗、高污染、高风险产业，其中乙炔法聚氯乙烯工业在中国占据主导地位，属《水俣公约》重点治理的涉汞行业。因此，针对汞污染现状，一方面要从源头使用和回收控制出发，加快全行业低汞触媒及无汞触媒，推进汞污染防治规划落实；另一方面应对现有汞污染场地进行全面调查，并结合场地的污染程度和污染范围、环境现状及技术水平，提出具有针对性的场地修复技术。本文旨在提出适用于氯碱行业中汞污染土壤的修复技术，为汞污染土壤后期修复治理提供科学合理的依据。

1 汞在土壤中的形态分布

汞在土壤中往往以多种形态存在，按化学形式可分为单质汞、无机汞及有机汞。一般而言，土壤中无机汞占总汞的比例最大，单质汞、有机汞质量分数不足3%。此外，按照活性大小可将汞形态分为易挥发性[HgO 和（CH3）2Hg]、易溶性[HgCl2、Hg（OH）Cl]和[Hg（OH）2]、低迁移率[CH3Hg+]和[CH3HgS-]及稳定态[HgS、Hg（CN）2]和 Hg2+络合物 4 种[2]。

2 汞污染场地修复技术

目前常用的土壤修复技术依据反应原理的不同大体上可分为物理修复技术、化学修复技术及生物修复技术，其中物理修复技术主要包括换土/客土法、固化/稳定化、热解吸、阻隔/风险防控等、化学修复技术主要包括淋洗法、电动修复技术、水泥窑协同处置措施等；生物修复技术主要包括植物修复技术、微生物修复技术等，见图1。

2.1 物理修复技术

图1 汞在土壤中的转化模式[3]

物理修复技术主要应用稀释、加热等物理方法将污染物从污染介质中去除或降低环境风险的方法，此过程并未改变污染物的化学性质。

2.1.1 换土/客土法

换土/客土法主要是通过引入新鲜的未受污染的土壤，全部或部分替换原有的污染土壤从而稀释污染物的浓度，从而降低污染土壤对周围环境的风险。该方法原理简单、操作性强且在短时间内可以将污染物浓度降低至控制水平以下，但此方法并未改变污染物在土壤中的迁移性和生物可利用性，因此工程施工中往往需要联合其他修复技术、防控阻隔措施加以治理，此外，涉及转移外运的污染土壤也需要制定合理的处置方案，防止对环境造成二次污染。

2.1.2 热解析修复技术

热解吸修复技术是指以直接或者间接加热污染土壤的方式，当达到一定温度时，污染物从污染介质中挥发和分离出来，工程应用中根据处理的方式可分为原位热解吸修复技术和异位热解吸修复两种[4]。当温度达到200℃时，土壤中的元素汞和甲基汞可以从土壤中脱离，继续升高到一定温度时，其他形态的汞分解后从土壤中分离，因此该修复技术可以通过加热将污染介质中的汞变成气态，分离出的气体经过无害化处理，进而降低污染土壤中汞的环境风险。但该技术较为复杂，经济成本高，需依据土壤质地、含水率、污染物浓度确定进料粒径、加热温度等技术参数，另外在工程应用中采用此项技术还需加强治理过程尾气治理，防止挥发的汞蒸气对环境造成二次污染。

2.1.3 阻隔/隔离风险防控措施

阻隔/隔离风险防控措施是在污染区或污染土壤四周建设阻隔层，通过阻隔隔离层防止污染物迁移扩散，使之与四周环境隔离，避免污染与人体接触，从而降低环境风险。阻隔隔离层材料往往具有防渗性能好、化学稳定性及抗腐蚀性高等特点，如HDPE膜、膨润土等材料。阻隔/隔离风险防控措施在工程应用修复中操作简单、经济合理及适用性强的特点，得到广泛应用，但是主要针对污染性较低、污染物挥发性不强、水溶性和渗透性弱的土壤，另外对于地质活动频繁和地下水位浅且丰富的地区也不适用。

2.2 化学修复技术

化学法注重通过向污染介质（土壤、底泥或者沉积物）中添加一定的化学物质和含汞污染物发生沉淀、离子交换等反应，从而改变汞污染物的物理化学性质、生物可迁移性及稳定性，降低污染介质中汞的环境风险。

2.2.1 固化/稳定化修复技术

固化/稳定化修复技术[5]主要用于防止污染物从污染的介质（土壤、污泥或沉积物）中迁移和暴露，被广泛应用于污染土壤治理的工程中。固化技术指加入不同的基体材料（如水泥基）通过搅拌与污染土壤物理性结合。稳定化技术指加入不同的稳定化药剂，与污染土壤中的Hg发生化学反应，使其转化成为毒性低、迁移性弱的物质。晁波阳等[6]在研究中发现，当水泥/土壤质量比为 2，pH=8，Na2S/总汞摩尔比≥12时，为最佳工程应用条件，此时浸出毒性实验得到总汞浓度低于0.1 mg/L。

2.2.2 淋洗修复技术

土壤淋洗技术是指利用淋洗剂或清水与土壤中的重金属离子作用，将土壤中的重金属溶解到淋洗液中，再通过一定的物理化学方法处理淋滤液中的重金属的修复方法，其中针对土壤中Hg具有较好效果的淋洗剂主要有EDTA、硫代硫酸盐化合物、表面活性剂的清水等。根据处理方式的不同也可分为原位土壤淋洗和异位土壤淋洗，而在工程应用中因其会破坏土壤成分及其结构，改变土壤生态环境，所以针对非农业用地修复采用异位淋洗技术较为广泛。

2.2.3 电动修复技术

电动化学修复技术是指在污染土壤中设置一定数量的电极，形成稳定的低压直流电场，在电场作用下污染物的阴阳离子迁移到电极两端累积，沉积的污染物通过电镀、沉淀/共沉淀、离子交换等方法去除，从而达到去除污染物的目的。污染物质的溶解性和迁移性是影响电动力学修复效果的关键因素，汞在土壤中主要以溶解性较低的稳定态为主，导致传统的电动力学修复技术存在一定困难。研究表明[7]，将I2和I-溶液加入到汞污染土壤溶液中，可与汞污染物发生作用转化为HgI2-4，从而提高Hg的迁移性，去除土壤中的汞污染物。该项技术已有较多研究，但在工程应用中还处于探索阶段。

2.3 植物修复技术

植物修复是指利用特定的植物将污染介质中的重金属吸收、转化、富集，改变重金属的生物可利用性和毒性，从而实现污染土壤净化，恢复土壤生态圈的环境功能，根据反应原理的差异可以分为植物稳定技术、植物挥发技术和植物提取技术，植物提取技术主要是利用植物对重金属的富集能力，降低土壤中重金属的含量，达到修复治理彻底的效果，而且并未改变土壤本身的性质，因此在工程应用及学者研究中涉及较多。张来[8]等研究了苔藓植物对贵州万山汞矿区汞的吸附和富集效果，东亚褶叶藓对Hg的吸附量采用Langmuir曲线拟合时，最大吸附量为356.24 mg/g，且随着浓度的增加而增加。但因植物修复周期较长，且不同植物对Hg的富集效果差异显著，因此需要通过研究比选，筛选出富集能力强，生长周期短的“超积累植物”以降低修复时间及提高修复效果。

3 结语

目前，汞污染土壤的治理仍然是环境领域研究的重点和难点，而单一的修复治理技术往往达不到预期效果或经济成本较高，实际工程中往往需要依据污染场地水文地质情况、污染物种类及浓度、环境条件、技术成熟性、修复标准等因素综合分析各修复技术的适用性，联合两种或多种修复技术以达到预期的修复效果。

［1］郎需霞，梁锡伟，李军强．氯碱行业汞污染防治策略探讨．聚氯乙烯，2013（10）：28－33．

［2］Kabata －Pendias A，Trace Elements in Soils and Plants，4th Ed．London： CRC Press，2010．

［3］唐永鉴，刘育民．环境学导论．北京：高等教育出版社，1987．

［4］何依琳．汞污染土壤热解吸修复与强化技术研究．辽宁工程技术大学，2013．

［5］卢光华，岳昌盛，彭 犇，等．汞污染土壤修复技术的研究进展．北京科技大学学报，2017，39（1）：1－12．

［6］晁波阳．汞污染土壤水泥固化／稳定化处理方法探究．兰州大学，2014．

［7］Cox C D， Shoesmith M A， Ghosh M M．Electrokinetic remediation of mercury －contaminated soils using iodine／iodide lixiviant．Environmental Science ＆ Technology， 1996， 30（6）： 1 933－1 938．

［8］张 来，张显强，孙 敏．贵州万山汞矿区苔藓植物对汞的吸附和富集特征．环境科学，2011，32（06）：1 734－1 739．

Study on remediation technology of mercury contaminated site

WANG Peng-chao，ZHANG Li-ming，MEN Xiao-Ye，LIU Dong-liang

（BCE R Environ mental remediation Co，Ltd.，Tianjin 300000，China）

This paper focuses on the status of mercury pollution in the chlor-alkali industry.It summarizes the physical，chemical and phytoremediation technologies applicable to mercury-contaminated soils in site，which were analyzed the advantages and limitations.Then it points out that two or more species of technologies are usually combined to remediate the contaminated soil in engineering applications.

mercury；contaminated site；remediation technology；chlor-alkali industry

X53

B

1009－1785(2017)11-0039-03

2017-10-23